开放课堂教学提高学生科学探究能力

周敏 毛国永

[摘 要]科学课堂教学中培养学生的探究能力，要充分激发学生的探究兴趣、引导学生自主探究、使学生亲身经历科学探究的过程，同时应注重学生探究思维的训练和探究习惯的培养。本文结合《阿基米德原理》一课教学实例，着重从开放教学情境、开放教学方法、开放教学过程、开放教学形式和开放教学内容等五个方面进行了阐述。

[关键词]开放教学 科学探究能力 阿基米德原理

[中图分类号] G633.98 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2016）170000

新课程倡导探究性学习，强调通过科学探究活动，培养学生的科学探究能力，增进学生对科学探究的理解。那么，科学课堂教学中如何激发学生的探究兴趣、引导学生自主探究并提高学生的探究能力呢？本文以华师大版初中科学八年级上册《阿基米德原理》一课为例，谈谈科学课堂教学中提高学生探究能力的一些尝试和做法。

一、开放教学情境，激发学生探究兴趣

兴趣是学习科学的原动力，学生只有在兴趣的激励下，才会对身边的事物或现象进行仔细地观察、积极地思考、主动地探究。实践中，我们往往根据教学内容和学生特点，通过各种手段，创设新奇有趣、生动活泼的教学情境，来激发学生的探究兴趣。因篇幅有限，下面仅举一例加以说明：

例如在《阿基米德原理》一课教学中，我们是这样引入新课的：

师：（演示：把一块牙膏皮浸入水中，牙膏皮沉到了水底）把一块牙膏皮浸入水中，牙膏皮一定会下沉吗？

生（异口同声地）：一定会下沉。

师：（演示：把同一块牙膏皮做成船形，轻轻地放下去，牙膏皮居然漂浮在水面上。）

生：（目瞪口呆。）

师：为什么同一块牙膏皮浸入水中，只是形状发生了改变，第一次是下沉的，第二次却能漂浮在水面上？

……

在此基础上，教师引导学生提出本节课要研究的问题：浮力的大小跟什么因素有关？

这里我们正是通过设置认知冲突，呈现了一个与学生原有的生活经验完全相悖的问题情境，使学生在前后矛盾和剧烈冲突中产生浓厚的兴趣和强烈的探究欲望，从而积极主动地投入到探究活动中来。

二、开放教学方法，引导学生自主探究

开放的教学方法，应能“因地制宜”、“因生设计”，它既是科学的、也是灵活的，能充分体现教师的主导性和学生的主体性，使教学过程真正成为学生的自主学习、自主探究的过程。实践中，我们往往根据教学内容和学生特点，设计并引导学生充分参与科学探究活动，使学生亲身经历科学发现的过程，以增进对科学知识的理解，提高科学探究能力。

例如《阿基米德原理》一课，教材安排了“探究浮力的大小”的活动，试图使学生在探究浮力大小与排开水重的关系的基础上，了解阿基米德原理。但是教材在编排时，仅仅呈现了“实验目的”、“器材”和“步骤”，接着马上出示了阿基米德原理的内容，我们认为如果完全按照教材的编排来进行教学，“照方抓药”、“听指令做操”，不利于学生探索精神和探究能力的培养。实践中，我们根据教学内容和学生的特点，设计了如下探究活动：

这里我们根据学生的实际情况，对教材中的活动加以优化改进，并引导学生全程参与探究活动，使学生亲身经历阿基米德原理发现的全过程，从而促进学生深入理解科学知识，提高科学探究能力。

三、开放教学过程，提高学生探究能力

任何一种科学知识，都是人类几千年文明的结晶，它的发现，都经历了一个日积月累、循序渐进的漫长的过程。实践中，我们努力发掘其中蕴含的智力因素，并创设条件引导学生思考、探索，让学生亲身经历科学发现的过程，从而提高学生的科学探究能力。

例如，在“探究浮力的大小”的活动中，我们认为“建立猜想与假设”是比较关键的一个环节，因为它是科学发现的核心部分，也是发挥学生想象、培养学生思维的重要环节。那么，如何引导学生发现物体所受浮力大小与排开水的重力之间的关系？实际教学中我们是这么处理的：

活动1（学生实验）：将一只盖有瓶塞的空塑料瓶缓缓按入盛有水的水槽中，体会手的感觉有什么变化？这说明什么？同时，观察水槽中水面有什么变化？又说明什么？你能否将这两者联系起来，提出一个合理的猜想？

活动2（演示实验）：在弹簧秤下挂一铝块，慢慢地把它浸入盛有水的长塑料杯中，并在水中下沉一段距离，观察弹簧秤示数有什么变化？还有什么量也在跟着改变？浮力的变化与什么量的变化具有对应性、同时性？

通过反复实验、观察，发现浮力的变化与①水面上升；②物体浸入部分体积的变化；③物体排开水的多少的变化具有对应性、同时性。

师：（引导学生回忆用量筒测量小石块体积的实验）水面的上升，物体浸入部分体积的变化和物体排开水的多少的变化在本质上有什么关系？

生：上述三者实质上是同一回事情，即浮力的大小可能与排开水的多少存在着某种关系。

师：什么量可以表示物体的多少？

生：体积、质量、重力等均可表示物体的多少。

师：浮力是力，那么上述哪一个表示物体多少的量，能更好地与浮力建立关系呢？

生：浮力与排开的水受到的重力可能存在某种关系。

师：你能用更确切的语言来描述这两者之间的关系吗？

生：浮力的大小可能等于物体排开水受到的重力。

上述教学中，我们在增加实践体验的基础上，引导学生通过分析、比较、联想等方法，逐步把物体所受浮力大小与排开水的重力大小联系起来，从而发现、提出问题，并建立科学的猜想与假设。这样的教学，无疑能有效地培养学生的科学探究能力。

四、开放教学形式，训练学生探究思维

科学探究活动的开展应当符合初中学生的心理特点。开放的、多样化的活动形式更能激发学生的学习兴趣，训练学生的探究思维。实际教学中，讨论争辩、合作学习，动手操作、实验观察，甚至角色扮演、决策模拟，都是行之有效的教学形式。

例如，科学实验设计是科学探究中最激发学生创造力的一个部分。浮力与排水关系的研究的实验设计就是一个难度颇大、非常具有挑战性的问题，它需要学生非凡的想象和创造性的思维能力。那么，如何使学生能跳起来摘得到桃子？如何既不挫伤学生的积极性又能激发他们的创造能力？实践中我们是这么处理的：

师：要验证上述假设，就得比较浮力大小与物体排开的水受到的重力的关系。浮力大小可以用弹簧秤直接来测量，而要测量物体排开的水受到的重力，首先必须把被物体排开的那一部分水取出来，那么，怎样取出这部分水呢？

教师鼓励学生分组讨论，同时提供器材，引导学生通过实验、观察，设计出各种不同的操作方案：

方案一：如下左图，把一个盛满水的烧杯放在一个更大的空容器中，把一铝块慢慢地浸入水中直至完全浸没，取出溢出到大容器中的水即可。

方案二：如下右图，把一个盛有水的烧杯倾斜到水刚好不溢出，下面放置一个空的小烧杯，把一铝块慢慢地浸入水中直至完全浸没，取出溢出到小烧杯中的水即可。

方案三：如下图所示：

值得指出的是，在方案三的教学过程中，教师引导学生反复实验、观察水面变化，师生之间、生生之间多次合作讨论、归纳，最后才设计出实验方案。

在上述基础上，教师组织全班同学进行交流、评价，并确定最佳方案。

师：要验证假设，还需要测出这部分水的重力并与浮力相比较。那么，有哪些方法可以测出这部分水的重力呢？

生1：直接用弹簧秤测。

生2：用天平称出这部分水的质量，再根据G=mg计算出它的重力。

生3：可以把上面的溢水杯换成量筒，把铝块浸没在量筒里，根据量筒中水面上升的高度读出物体排开的水的体积，再根据G=mg=ρgV推算出物体排开的水的重力。

……

教师要求学生分别选择一种方案进行分组实验，观察记录、讨论分析。

师生共同归纳：浸在水里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的水受到的重力，即F浮=G排水。

上述教学中，我们通过精心设置问题、引导学生动手实验、鼓励学生分组讨论、组织全班交流评价，使学生充分参与了科学实验设计的全过程，不仅培养了学生的科学探究能力和创造精神，还使学生深刻体验到科学的发展是一个不断修正错误、不断完善的过程。。

五、开放教学内容，培养学生探究习惯

科学探究能力的提高并不是一蹴而就的，它需要落实在平时的每一个探究活动中，需要培养学生具有良好的探究习惯。实践中，我们往往根据教学实际，不断设置相应的教学内容，逐步引导学生进行深入、广泛的探索，来培养学生的探究意识和探究习惯。

例如，在得到F浮=G排水之后，很多教师往往以为大功告成，对后面的内容草草了之，不再继续深究，这就不利于学生探索精神和思维品质的培养，也不利于他们对科学本质的理解。实践中我们做了这样的改进：

师：实验的结论是否具有广泛性呢？有哪些变量可能会影响实验的结论？如何验证？

生1：浸入的液体不同，可能会得出不同的结论。可以换不同的液体重做实验，如把水换成酒精等，看能否得出类似的结论。

生2：浸入的类型不同，可能会得出不同的结论。可以改物体为部分浸入重做实验，看能否得出类似的结论。

生3：被浸的物体不同，可能会得出不同的结论。可以换不同材料或形状的物体重做实验，看能否得出类似的结论。

……

教师引导学生分组实验，以验证上述结论的广泛性、普适性。

师生共同归纳得出阿基米德原理，并联想可能可推广到气体，激励学生课外探究。

上述教学中，我们通过引导学生从不同角度来思考、验证实验结论，鼓励学生课外继续探究，不仅促进了学生对科学知识的理解，更可以培养学生经常反思、深入探究的习惯。

又如，在学习了浮力的知识后，教师还可以根据学生的特点，开展一些学生感兴趣和力所能及的活动，充分激发学生的学习兴趣，培养学生学以致用的能力和相互合作的精神，还能使学生养成凡事爱探究的好习惯。比如：

1.开展制作潜艇模型活动。要求学生通过小组合作收集信息、设计模型、收集材料，进行组装、调试、改进，最后再在班上展示，选出好的模型参加评奖；

2.学生自己制作简易的密度计，并用自己制作的密度计测量某些液体的密度，比一比谁的密度计制作得好，好在那里；

3.让学生用同样大小的牛皮纸折小船，比谁的小船载重量大；

……

当然，开放的教学首先需要教师具有开放的教学观念，这就意味着教师要不断反思、超越原有的教学观念，逐步树立崭新的、符合新课程理念的教学观、价值观、学生观。只有这样，才能把提高科学探究活动的有效性落到实处，也才能切实提高每一个学生的科学探究能力。

[ 参 考 文 献 ]

1.《开放科学课堂教学培养学生探究能力》毛国永《物理教学探讨》2009年3月刊

2.《关注学生差异提高学生科学探究能力》毛国永、叶镇源《中学教学参考》2015年1月刊

3.《情景·联想·探究·体验——浮力教学札记》毛国永、谢学芳《物理教师》2006年12月刊

（责任编辑 黄春香）